[发明专利]一种多电极CMUT单元及多频式电容微机械超声换能器

权利要求书

1.一种多电极CMUT单元，包括有由下而上形成的硅底座（10）、绝缘层（6）、空腔（7）、振动薄膜（5）和上电极，所述上电极上面还设置有绝缘薄膜（4），其特征在于，所述上电极包括有分布在所述振动薄膜（5）上的：位于中心的圆电极（1）和位于圆电极（1）外侧且与所述圆电极（1）同圆心的第一环形上电极（2）和第二环形上电极（3），其中，所述圆电极（1）与第一环形上电极（2）之间相隔有第一间隔（11），所述第一环形上电极（2）与所述第二环形上电极（3）之间相隔有第二间隔（12），所述硅底座（10）的上端面还一体形成有向上凸起且同圆心的第一凸起环（8）和第二凸起环（9），所述第一凸起环（8）对应所述第一间隔（11），所述第二凸起环（9）对应所述第二间隔（12）。

2.根据权利要求1所述的一种多电极CMUT单元，其特征在于，第一凸起环（8）的高度小于第二凸起环（9）的高度。

3.一种基于权利要求1所述的多电极CMUT单元的多频式电容微机械超声换能器，其特征在于，是由若干个多电极CMUT单元（13）构成的阵列结构，其中，若干个多电极CMUT单元（13）中构成地电极的硅底座（10）一体构成多频式电容微机械超声换能器的地电极（14），若干个多电极CMUT单元（13）中的圆电极（1）通过导线依次串联构成多频式电容微机械超声换能器的第一正电极（15），若干个多电极CMUT单元（13）中的第一环形上电极（2）通过导线依次串联构成多频式电容微机械超声换能器的第二正电极（16），若干个多电极CMUT单元（13）中的第二环形上电极（3）通过导线依次串联构成多频式电容微机械超声换能器的第三正电极（17）。

4.根据权利要求3所述的基于多电极CMUT单元的多频式电容微机械超声换能器，其特征在于，所述的阵列结构是矩形阵列或圆形阵列或多边形阵列。

5.根据权利要求3所述的基于多电极CMUT单元的多频式电容微机械超声换能器，其特征在于，基于多电极CMUT单元的多频式电容微机械超声换能器的工作模式如下：

当给第二环形上电极（3）施加直流电压使振动薄膜（5）与第二凸起环（9）稳定接触，然后给第一环形上电极（2）和圆电极（1）施加设定的直流电和交流电，保证所施加电压之和使振动薄膜（5）不接触到第一凸起环（8），此时基于多电极CMUT单元的多频式电容微机械超声换能器工作在第一频率模式；

当给第一环形上电极（2）和第二环形上电极（3）施加直流电压使振动薄膜（5）与第一凸起环（8）稳定接触，然后给圆电极（1）施加设定的直流电和交流电，此时基于多电极CMUT单元的多频式电容微机械超声换能器工作在第二频率模式；

当给圆电极（1）、第一环形上电极（2）和第二环形上电极（3）同时施加设定的直流电，使振动薄膜（5）不与第一凸起环（8）和第二凸起环（9）接触，然后再给圆电极（1）、第一环形上电极（2）和第二环形上电极（3）施加设定的交流电，使基于多电极CMUT单元的多频式电容微机械超声换能器工作在第三频率模式。